一種風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差曲線的替代學(xué)習(xí)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)速風(fēng)向儀，特別是一種風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差補(bǔ)償方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)動能轉(zhuǎn)化為電能，目標(biāo)是在保持風(fēng)機(jī)承受較低機(jī)械載荷的同時(shí)盡可能多的發(fā)電。要成功實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，關(guān)鍵是要讓風(fēng)機(jī)葉輪精確的對準(zhǔn)風(fēng)向。關(guān)于提高風(fēng)速風(fēng)向儀學(xué)習(xí)周期時(shí)的風(fēng)機(jī)發(fā)電效率的方法。
[0003]如圖1-2所示，根據(jù)風(fēng)機(jī)動力學(xué)理論，當(dāng)風(fēng)速恒定且發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)機(jī)的發(fā)電功率與風(fēng)向偏差角度Θ的余弦的三次方成正比。設(shè)風(fēng)向無偏差時(shí)，風(fēng)機(jī)葉輪獲得的功率為Powerl;當(dāng)風(fēng)速不變而風(fēng)向偏差角度為Θ時(shí)，風(fēng)機(jī)葉輪獲得的功率為power2，則二者滿足如下公式:
[0004]Power2 = Powerl X cos30
[0005]因此，當(dāng)風(fēng)向偏差角度Θ為15度時(shí)，會帶來約10%的發(fā)電量損失。另外，葉輪的偏離會導(dǎo)致在葉輪乃至整個(gè)風(fēng)機(jī)的機(jī)械載荷不平衡。這類載荷相比其他載荷會大得多，如果能降低，就能延長風(fēng)機(jī)使用壽命，或者讓現(xiàn)有風(fēng)機(jī)帶動更大的葉輪。
[0006]目前，在大多數(shù)風(fēng)機(jī)上，風(fēng)向偏差角度由安裝在機(jī)艙上方的風(fēng)速風(fēng)向儀決定。但在風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過工程中，風(fēng)速風(fēng)向儀所測量的風(fēng)向偏差角度與葉輪處的實(shí)際風(fēng)向偏差角度之間存在誤差。
[0007]如圖3所示，因?yàn)轱L(fēng)速風(fēng)向儀測量的是風(fēng)機(jī)機(jī)艙尾部的風(fēng)向偏差角度02，而風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)需要的是風(fēng)機(jī)葉輪處的實(shí)際風(fēng)向偏差角度Θ:，即兩者間的角度測量誤差表示為:
[0008]δθ = θ2-θ1
[0009]大量實(shí)驗(yàn)表明，這個(gè)誤差不是固定的，而是與風(fēng)速相關(guān)的，并將這個(gè)隨風(fēng)速變化的誤差定義為如下的角度測量誤差曲線或角度測量誤差函數(shù):
[0010]5 = f (v) ? ao+ai.v+a2.v2+---+an.vn
[0011]風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差補(bǔ)償過程一般分為學(xué)習(xí)周期和運(yùn)行周期兩大部分，具體描述如下:
[0012]在學(xué)習(xí)周期:風(fēng)速風(fēng)向儀對風(fēng)機(jī)的各類參數(shù)進(jìn)行采集和統(tǒng)計(jì)分析，最終獲得合理的角度測量誤差曲線。在未完成學(xué)習(xí)周期前，風(fēng)速風(fēng)向儀實(shí)測的風(fēng)向偏差角度將在未經(jīng)補(bǔ)償?shù)那闆r下直接發(fā)送給主控系統(tǒng)(即風(fēng)機(jī)運(yùn)行在原始狀態(tài)下)。
[0013]在運(yùn)行周期:學(xué)習(xí)周期結(jié)束后，將合理的角度測量誤差曲線傳遞給運(yùn)行周期。運(yùn)行周期使用角度測量誤差曲線將風(fēng)速風(fēng)向儀實(shí)測的風(fēng)向偏差角度進(jìn)行補(bǔ)償后，再發(fā)送給主控系統(tǒng)，以提高風(fēng)機(jī)葉輪的對風(fēng)精度。
[0014]綜上，運(yùn)行周期只是應(yīng)用角度測量誤差曲線對風(fēng)速風(fēng)向儀的實(shí)測實(shí)測的風(fēng)向偏差角度進(jìn)行補(bǔ)償，故其不占用較大的時(shí)間和空間資源。但是，風(fēng)機(jī)在進(jìn)入運(yùn)行周期前，必須先完成學(xué)習(xí)周期；學(xué)習(xí)周期的核心任務(wù)是獲取該風(fēng)機(jī)的合理的角度測量誤差曲線，為此學(xué)習(xí)周期需要不斷的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析運(yùn)算工作。一般情況下，風(fēng)速風(fēng)向儀需要連續(xù)采集1個(gè)月的風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)才能獲得較為合理的角度測量誤差曲線，即學(xué)習(xí)周期較為耗時(shí)。同時(shí)，由于風(fēng)機(jī)在1個(gè)月的時(shí)間內(nèi)未經(jīng)誤差補(bǔ)償修正，也減少了風(fēng)機(jī)的發(fā)電效率。
[0015]關(guān)于提高風(fēng)速風(fēng)向儀在學(xué)習(xí)周期內(nèi)的風(fēng)機(jī)發(fā)電效率的方法，目前還未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計(jì)一種能夠縮短學(xué)習(xí)周期時(shí)間并提高學(xué)習(xí)周期內(nèi)的風(fēng)機(jī)發(fā)電效率的風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差曲線的替代學(xué)習(xí)方法。
[0017]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差曲線的替代學(xué)習(xí)方法，包括以下步驟:
[0018]A、選擇學(xué)習(xí)方式
[0019]如果風(fēng)速風(fēng)向儀使用其目標(biāo)風(fēng)機(jī)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)學(xué)習(xí)，則轉(zhuǎn)步驟B;否則，轉(zhuǎn)步驟C;
[0020]B、風(fēng)速風(fēng)向儀使用其目標(biāo)風(fēng)機(jī)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)學(xué)習(xí)，使用目標(biāo)風(fēng)機(jī)之前一個(gè)或多個(gè)月份的各類參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲取較為合理的角度測量誤差曲線Ch;轉(zhuǎn)步驟D;
[0021]C、風(fēng)速風(fēng)向儀使用分析過的其它相似風(fēng)機(jī)的角度測量誤差曲線Ct，所述的相似風(fēng)機(jī)是指具有相同風(fēng)場、相似的微觀選址位置和相似的風(fēng)機(jī)性能指標(biāo)的風(fēng)機(jī)；
[0022]D、目標(biāo)風(fēng)機(jī)使用步驟B或步驟C得到的角度測量誤差曲線直接進(jìn)入運(yùn)行周期對風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差進(jìn)行補(bǔ)償；同時(shí)利用自身新采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，使運(yùn)行周期與學(xué)習(xí)周期并行；
[0023]E、目標(biāo)風(fēng)機(jī)經(jīng)過1個(gè)月以上的學(xué)習(xí)周期后，獲得新的角度測量誤差曲線，并對步驟B或步驟C得到的角度測量誤差曲線進(jìn)行修正，形成最終的角度測量誤差曲線。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0025]1、由于本發(fā)明的風(fēng)速風(fēng)向儀在學(xué)習(xí)周期使用其目標(biāo)風(fēng)機(jī)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)學(xué)習(xí)，使用目標(biāo)風(fēng)機(jī)之前一個(gè)或多個(gè)月份的各類參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲取較為合理的角度測量誤差曲線Ch(History Curve);或者使用風(fēng)速風(fēng)向儀分析過的其它相似風(fēng)機(jī)(相同風(fēng)場、相似的微觀選址位置、相似的風(fēng)機(jī)性能指標(biāo))的角度測量誤差曲線Ct(Turbine Curve)。進(jìn)而可以使用該曲線(Ch或Ct)直接進(jìn)入運(yùn)行周期對風(fēng)速風(fēng)向儀的實(shí)測風(fēng)向偏差角度進(jìn)行修正，同時(shí)與自身的學(xué)習(xí)周期并行。
[0026]2、本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中，在風(fēng)機(jī)處于長達(dá)1個(gè)多月的學(xué)習(xí)周期內(nèi)，不能進(jìn)入運(yùn)行周期并對此期間的角度測量誤差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膯栴}，提高了風(fēng)機(jī)在此期間的發(fā)電量。
【附圖說明】
[0027]本發(fā)明共有附圖4張，其中:
[0028]圖1是風(fēng)機(jī)機(jī)艙正對風(fēng)向示意圖。
[0029]圖2是風(fēng)機(jī)機(jī)艙偏航示意圖。
[0030]圖3是實(shí)際風(fēng)向和實(shí)測風(fēng)向示意圖。
[0031]圖4是本發(fā)明的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。
[0033]如果風(fēng)速風(fēng)向儀在初次使用時(shí)，對其需要優(yōu)化的目標(biāo)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)一無所有，則其需要在零基礎(chǔ)的條件下，對目標(biāo)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的參數(shù)進(jìn)行采集和統(tǒng)計(jì)分析，以便獲取角度測量誤差曲線，為此，其學(xué)習(xí)周期一般長達(dá)1個(gè)月，較為耗時(shí)。
[0034]本發(fā)明的核心在于:風(fēng)速風(fēng)向儀可以使用其目標(biāo)風(fēng)機(jī)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)學(xué)習(xí)，使用目標(biāo)風(fēng)機(jī)之前一個(gè)或多個(gè)月份的各類參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲取較為合理的角度測量誤差曲線Ch(History Curve);或者使用風(fēng)速風(fēng)向儀分析過的其它相似風(fēng)機(jī)(相同風(fēng)場、相似的微觀選址位置、相似的風(fēng)機(jī)性能指標(biāo))的角度測量誤差曲線Ct(Turbine Curve)。
[0035]繼而，風(fēng)速風(fēng)向儀使用已有的角度測量誤差曲線Ch(或Ct)進(jìn)入運(yùn)行周期，并對風(fēng)向偏差角度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)對目標(biāo)風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計(jì)分析，使學(xué)習(xí)周期和運(yùn)行周期并行。
[0036]目標(biāo)風(fēng)機(jī)完成學(xué)習(xí)周期并獲得新的角度測量誤差曲線后，對已有的角度測量誤差曲線進(jìn)行修正，以便獲得最優(yōu)的角度測量誤差曲線。
[0037]該過程會大大減少風(fēng)機(jī)處于學(xué)習(xí)周期不能對風(fēng)向進(jìn)行補(bǔ)償而造成的發(fā)電量損失，相對的提高了此期間的發(fā)電效率。
[0038]下面按照圖4所示的流程進(jìn)行舉例說明:
[0039]例:風(fēng)速風(fēng)向儀要對風(fēng)機(jī)A的角度測量誤差曲線進(jìn)行學(xué)習(xí)，則風(fēng)速風(fēng)向儀先從風(fēng)機(jī)A的歷史數(shù)據(jù)中統(tǒng)計(jì)出該風(fēng)機(jī)在4m/s時(shí)的風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差為5°。而后風(fēng)速風(fēng)向儀以S(4m/s) =5°為基礎(chǔ)開始采集風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并處理分析，并同時(shí)進(jìn)入運(yùn)行周期對風(fēng)向偏差角度進(jìn)行補(bǔ)償，經(jīng)過一個(gè)月以上的學(xué)習(xí)周期后，風(fēng)速風(fēng)向儀統(tǒng)計(jì)出4m/s風(fēng)速時(shí)，該風(fēng)機(jī)仍存在2°的角度測量誤差，即修正后的角度測量誤差曲線在4m/s風(fēng)速時(shí)的角度測量誤差為δ (4m/s) = 5。+2° = 7。。
[0040]若風(fēng)機(jī)使用傳統(tǒng)方法，則在一個(gè)月以上的學(xué)習(xí)周期內(nèi)不能對誤差進(jìn)行補(bǔ)償，則在此期間風(fēng)機(jī)處于4m/s風(fēng)速時(shí)的方向誤差為7°，損失發(fā)電量2.3%;使用替代學(xué)習(xí)后，在一個(gè)月以上的學(xué)習(xí)周期內(nèi)，風(fēng)機(jī)使用替代角度測量誤差曲線同時(shí)進(jìn)入運(yùn)行周期，對4m/s風(fēng)速時(shí)的風(fēng)向進(jìn)行5°的補(bǔ)償，即實(shí)際角度測量誤差僅為2°，損失發(fā)電量0.2%，即減少了該段時(shí)間內(nèi)處于4m/s風(fēng)速時(shí)的2.1%的發(fā)電量損失。
[0041]綜上，替代學(xué)習(xí)可以在目標(biāo)風(fēng)機(jī)歷史數(shù)據(jù)(或相似風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù))的角度測量誤差曲線基礎(chǔ)上，進(jìn)行繼續(xù)學(xué)習(xí)，并對現(xiàn)有角度測量誤差曲線進(jìn)行修正，可以大大減少風(fēng)機(jī)處于學(xué)習(xí)周期不能對風(fēng)向偏差角度進(jìn)行補(bǔ)償而造成的發(fā)電量損失，相對的提高了此期間的發(fā)電效率。
[0042]上述提到的“目標(biāo)風(fēng)機(jī)歷史數(shù)據(jù)”，可由目標(biāo)風(fēng)機(jī)所在的風(fēng)場業(yè)主提供。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差曲線的替代學(xué)習(xí)方法，其特征在于:包括以下步驟: A、選擇學(xué)習(xí)方式 如果風(fēng)速風(fēng)向儀使用其目標(biāo)風(fēng)機(jī)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)學(xué)習(xí)，則轉(zhuǎn)步驟B;否則，轉(zhuǎn)步驟C; B、風(fēng)速風(fēng)向儀使用其目標(biāo)風(fēng)機(jī)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)學(xué)習(xí)，使用目標(biāo)風(fēng)機(jī)之前一個(gè)或多個(gè)月份的各類參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲取較為合理的角度測量誤差曲線Ch;轉(zhuǎn)步驟D; C、風(fēng)速風(fēng)向儀使用分析過的其它相似風(fēng)機(jī)的角度測量誤差曲線Ct，所述的相似風(fēng)機(jī)是指具有相同風(fēng)場、相似的微觀選址位置和相似的風(fēng)機(jī)性能指標(biāo)的風(fēng)機(jī)； D、目標(biāo)風(fēng)機(jī)使用步驟B或步驟C得到的角度測量誤差曲線直接進(jìn)入運(yùn)行周期對風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差進(jìn)行補(bǔ)償；同時(shí)利用自身新采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，使運(yùn)行周期與學(xué)習(xí)周期并行； E、目標(biāo)風(fēng)機(jī)經(jīng)過1個(gè)月以上的學(xué)習(xí)周期后，獲得新的角度測量誤差曲線，并對步驟B或步驟C得到的角度測量誤差曲線進(jìn)行修正，形成最終的角度測量誤差曲線。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種風(fēng)速風(fēng)向儀的角度測量誤差曲線的替代學(xué)習(xí)方法，風(fēng)速風(fēng)向儀在學(xué)習(xí)周期使用其目標(biāo)風(fēng)機(jī)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)學(xué)習(xí)，使用目標(biāo)風(fēng)機(jī)之前一個(gè)或多個(gè)月份的各類參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲取較為合理的角度測量誤差曲線Ch；或者使用風(fēng)速風(fēng)向儀分析過的其它相似風(fēng)機(jī)(相同風(fēng)場、相似的微觀選址位置、相似的風(fēng)機(jī)性能指標(biāo))的角度測量誤差曲線Ct。進(jìn)而可以使用該曲線(Ch或Ct)直接進(jìn)入運(yùn)行周期對風(fēng)速風(fēng)向儀的實(shí)測風(fēng)向偏差角度進(jìn)行修正，同時(shí)與自身的學(xué)習(xí)周期并行。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中，在風(fēng)機(jī)處于長達(dá)1個(gè)多月的學(xué)習(xí)周期內(nèi)，不能進(jìn)入運(yùn)行周期并對此期間的角度測量誤差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膯栴}，提高了風(fēng)機(jī)在此期間的發(fā)電量。
【IPC分類】F03D17/00, F03D7/04
【公開號】CN105484939
【申請?zhí)枴緾N201510944292
【發(fā)明人】馬丁·費(fèi)舍爾, 孟繁擘, 矯斌
【申請人】大連尚能科技發(fā)展有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月16日